C# 13(.Net 9) 中的新特性 – 扩展类型

C# 13 即 .Net 9 按照计划会在2024年11月发布，目前一些新特性已经定型，今天让我们来预览一个比较大型比较重要的新特性：

扩展类型 Extension types

在5月份的微软 Build 大会中的 What’s new in C# 13 会议上，两位大佬花了很长的篇幅来演示这个特性。
这个特性一直是大家很关心的，在 github 的 issue 上讨论的也是如火如荼，当然微软也鸽了好多年:(
首先，让我们来回顾一下 C# 中的扩展方法

using System;

var zhangsan = new Person();
Console.WriteLine(zhangsan.GetAge());

public class Person
{
    public string Name { get; set; } 
    public DateTime Birthday { get; set; }
}

public static class PersonExtension
{
    public static int GetAge(this Person person) => DateTime.Now.Year - person.Birthday.Year;
}

以上代码演示了一个扩展方法声明方式及使用方法。
我们在不侵入 Person 类的基础上为 Person 类扩展了一个 GetAge() 的方法，虽然已经可以很方便的扩展出一些方法来，但是问题也是显而易见的，例如必须声明在静态类中、语法看起来很怪异、只能扩展方法而不能扩展属性等等。
于是，在即将到来的 C# 13 中，我们可以这样

var zhangsan = new Person();
Console.WriteLine(zhangsan.GetAge());

public implicit extension PersonExtension for Person
{
    public int GetAge() => DateTime.Now.Year - this.Birthday.Year;
}

怎么样，语义是不是清晰了很多？
进一步的，年龄应该是一个属性而不应该是一个方法

var zhangsan = new Person();
Console.WriteLine(zhangsan.Age);

public implicit extension PersonExtension for Person
{
    public int Age => DateTime.Now.Year - this.Birthday.Year;
}

困扰多年的如何扩展属性的问题终于得到了解决。

implicit extension / explicit extension

在上一个例子，不知道大家有没有注意到关键字是 implicit extension，那么很显然，会有一个对应的 explicit extension，下面让我们来看看花活

var zhangsan = new Person();
if(zhangsan.IsStudent)
{
    Student zhangsanAsStudent = zhangsan;
    Console.WriteLine(zhangsanAsStudent.Grade);
}

public implicit extension PersonExtension for Person
{
    public int Age => DateTime.Now.Year - this.Birthday.Year;
    public bool IsStudent => this.Age < 18;
}

public explicit extension Student for Person
{
    public string Grade => "五年级";
}

可以看到，这里有一个显示扩展，显式扩展可以创建原始类的投影或子类。当你要基于扩展类型添加条件方法或属性时，这可能很有用。

当然，扩展静态方法也是没问题的

var zhangsan = Person.Create();

public implicit extension PersonExtension for Person
{
    public static Person Create() => new Person();
}

当然，系统类型也是支持的

Console.WriteLine("World".SayHello());

public implicit extension StringExtension for string
{
    public string SayHello() => "Hello" + this;
}

结尾

我想这个特性是很大的一个改变，或许可以改进 C# 代码的组织方式，有望提高代码的可读性、可维护性和表现力。通过允许开发人员在不修改原始代码的情况下向现有类添加功能，它可以促进代码重用并减少修改原始类的需要。
另外据了解，这个特性以及相关特性，例如扩展接口等等，并不会在 C# 13 (.Net 9) 中完整的放出来，而是会在后续版本中逐渐解锁。

参考

https://build.microsoft.com/en-US/sessions/689e5104-72e9-4d02-bb52-77676d1ec5bc?source=sessions
https://devblogs.microsoft.com/dotnet/dotnet-build-2024-announcements/
https://github.com/dotnet/csharplang/issues/5497